如何測量鋰電池和鉛酸電池的內(nèi)阻

來源：存能電氣  日期：2019-03-15 09:10  瀏覽量：次

　　如何測量鋰電池和鉛酸電池的內(nèi)阻?如果電池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，所以必須對鋰電池和鉛酸蓄電池的運行參數(shù)進行全面的在線監(jiān)測。電池狀態(tài)的重要標志之一就是它的內(nèi)阻。下面存能電氣小編就來介紹幾種電池內(nèi)阻的常見測試方法。

　　一、什么是電池內(nèi)阻？

　　電池的內(nèi)阻是指電池在工作時，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力，它包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時間不斷變化，這是因為活性物質(zhì)的組成，電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系。常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增加。

　　電池的內(nèi)阻是指電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力,一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻,由于充電電池內(nèi)阻很小,測直流內(nèi)阻時由于電極容量極化,產(chǎn)生極化內(nèi)阻,故無法測出其真實值,而測其交流內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響,得出真實的內(nèi)值。

　　交流內(nèi)阻測試方法為:利用電池等效于一個有源電阻的特點,給電池一個1KHz,50mA的恒定電流,對其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測量其阻值。

　　二、如何測量鋰電池的內(nèi)阻?

　　鋰電池內(nèi)阻主要包括兩個部分，歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻在溫度恒定的條件下，歐姆電阻基本穩(wěn)定不變，而極化電阻會隨著影響極化水平的因素變動。鋰電池內(nèi)阻的一種典型測試方法—直流內(nèi)阻測試法，步驟如下：

　　(1)用恒流40A限壓4.2V將鋰電池充滿；

　　(2)用100A電流放出10%DOD(放電深度DepthOfDischarge)的電量，此時電池SOC為90%；

　　(3)靜止1小時；

　　(4)按下圖脈沖功率試驗圖進行一次試驗；

　　(5)重復(fù)(1)-(3)的試驗，每次放電深度增加10%，直到放出90%DOD進行最后的測試；

　　(6)將鋰電池放出100%的DOD。

　　鋰電池內(nèi)阻在線測量：

　　實現(xiàn)鋰電池內(nèi)阻在線測量的基本原理，當(dāng)信號源給電池注入一個交流電流信號，測量出電池兩端產(chǎn)生的交流電壓信號和輸入的電流，就可計算出鋰電池的內(nèi)阻。系統(tǒng)由輸出輸入回路、輸入轉(zhuǎn)換電路、取樣電路、低噪聲前置放大器、方波轉(zhuǎn)換電路、乘法器電路、積分器電路、交流恒流信號產(chǎn)生電路、單片機控制系統(tǒng)、顯示器電路、接口電路和計算機等組成。

　　輸出的交流恒流信號接到電池兩端，再將鋰電池內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓信號，從電池兩端直接連接到輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)電路。注入電流回路和信號測量回路分開，降低導(dǎo)線阻抗對電池內(nèi)阻的影響，實現(xiàn)四引線連接。

　　交流壓降內(nèi)阻測量法：

　　因為鋰電池實際上等效于一個有源電阻，因此我們給鋰電池施加一個固定頻率和固定電流（目前一般使用1kHz頻率、50mA小電流），然后對其電壓進行采樣，經(jīng)過整流、濾波等一系列處理后通過運放電路計算出該鋰電池的內(nèi)阻值。交流壓降內(nèi)阻測量法的鋰電池測量時間極短，一般在100毫秒左右。

　　這種測量方法的精確度也不錯，測量精度誤差一般在1％～2％之間。

　　三、鉛酸電池內(nèi)阻測量方法：

　　測量鉛酸蓄電池的歐姆電阻來檢測蓄電池的技術(shù)狀態(tài)，這種方法的運用越來越受到人們的歡迎。蓄電池內(nèi)部電阻測量包含了若干因素，包括的內(nèi)容不僅限于物理連接電阻，電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性，和發(fā)生在極板的表面的電化學(xué)過程。對于6伏以上的多格的電池。格與格之間的連接還會對測試值產(chǎn)生額外的影響。可以通過以下技術(shù)來測試蓄電池的內(nèi)阻：

　　a.阻抗測量可通過給鉛酸電池施加一個已知頻率和振幅的電流信號，然后測量在單節(jié)或整組電池上的產(chǎn)生的交流壓降。交流電壓是由單節(jié)電池的正極和負極端子或者最小單元格測得。再用歐姆定律計算由此產(chǎn)生的阻抗，計算是由儀表自動完成的。

　　b.電導(dǎo)率可以通過給某節(jié)電池上施加一個的已知頻率和振幅的電壓，測試流過該電池上電流的變化值，電導(dǎo)便是在同一相位的交流分量和電壓幅值的比值。

　　c.電阻測量是給鉛酸蓄電池施加一個負載，然后測量流經(jīng)電池上的各個階段的電壓和電流。歐姆值便是靠用電壓的變化率除以電流的變化率得到。

　　d.開路電壓法，開路電壓法是通過測量鉛酸電池的端電壓來估計蓄電池內(nèi)阻，精度很差，甚至得出錯誤結(jié)論。因為即使一個容量已經(jīng)變得很小的蓄電池，再浮充狀態(tài)下其端電壓仍可能表現(xiàn)得很正常。

　　以上就是鋰電池和鉛酸電池內(nèi)阻測試的方法，因此，采用測量內(nèi)阻進行檢測電池的方法是速度快且可靠性高的一種好方法。